Солнечные батареи для отопления дома: технологии и решения

Всем, что мы видим вокруг себя, мы обязаны свету. Любая форма жизни без него невозможна. Свет – первоисточник движения и всех физических процессов, благодаря которым мы видим мир таким, какой он есть.

Энергия Солнца издавна не давала покоя самым гениальным умам человечества, но приручить солнечный свет, сделать его послушным своей воле, до недавнего времени не смог никто. Современные инновационные технологии со скрипом, наконец, придали практический смысл такому изобретению, как солнечная батарея для отопления дома.

Гелиоэнергетика разрабатывает множество устройств для использования солнца. Одной из таких попыток является создание гелиоустановок – комплекса систем для преобразования солнечной энергии в другие виды энергии.

Солнечная батарея для отопления дома, гелиосистема для охлаждения помещений, кондиционирование, опреснение морской воды, выработка электричества – далеко не полный список возможностей солнечного луча.

Использование солнечной энергии в других сферах деятельности и достоинства самой солнечной батареи дало толчок для разработок таких систем отопления. Многих привлекает идея отказа от централизованного отопления в силу многих причин – удаленность от систем коммуникаций, дороговизна топлива, а кого-то просто из любопытства.

Особенно гелиосистемы востребованы в тех районах, где преобладает солнечная погода и повышена солнечная активность.

Практические преимущества отопительных гелиосистем среди других систем отопления видны с первого взгляда.

• Отсутствие дополнительных расходов. Достаточно установить оборудование единожды, и оно не потребует дальнейших расходов долгое время. Солнечная батарея может бесперебойно служить до 30 лет.
• Экологическая чистота. При работе солнечного коллектора или солнечной батареи не выделяется никаких вредных для человека и атмосферы веществ и испарений, так как не происходит сжигания энергоносителей.
• Автономность. Гелиосистема может стабильно обеспечить жилой дом теплом и электричеством, настолько, насколько позволяет ее мощность и производительность. Такая система не зависит от поставок побочных энергоносителей.
• Пожарная безопасность. Гелиосистемы не используют воспламеняемые энергоносители, что исключает риск возникновения огня в системе.
• Автоматизация. Все процессы получения тепла внутри системы полностью автоматизированы.

К сожалению, такая система имеет свои минусы. Если учесть, что в северных странах Солнце не частый гость и зимние температуры нередко падают до -30°С, то для полноценной мощности системы следует собирать довольно крупные блоки из солнечных батарей. А это обходится намного дороже.

Варианты использования

Отопление энергией солнечных лучей дает возможность применять несколько видов устройств, которые работают по разным принципам.

Солнечные батареи

Батареи работают по принципу поглощения солнечного света фотоэлементами, сгруппированными на панелях. Внутри фотоэлементов образуется фотохимическая реакция. Электрический ток, образованный в каждом фотоэлементе суммируется и выводится наружу. Такая панель может произвести больше 240 Вт. В среднем, чтобы обеспечить электропитание одного дома, нужно покрыть такими панелями 20 – 30 м².

Получаемая энергия поступает на аккумулятор, затем через инвертор в потребительскую сеть помещения. Для обогрева коттеджей, дач и частых домов, как правило, пользуются системой «теплого пола», в которой применяют инфракрасные или электротэны. Иногда внедряют комбинированную систему с отоплением водой.

Солнечные коллекторы

Коллекторные батареи отличаются по принципу работы. Они представляют собой набор герметичных труб, соединенных между собой. Каждая из них собрана из четырех элементов –

— стеклянная противоударная полая трубка,

— внутренняя, обработанная селективным слоем, который усиливает прием тепла,

— фольгированный рефлектор, расположенный за трубкой для коррекции светового потока,

— теплообменник из меди, заполненный теплоносителем и находящийся во внутренней трубке.

Для обеспечения дома отоплением и теплой водой система включает в себя накопитель с объемом, пропорциональным мощности солнечного коллектора. Во внешнем баке стоит спиралевидный теплообменник. Он подсоединяется к тепловому контуру коллектора. Температура рабочей жидкости в таких системах может составлять от +50 до +200°С.

Безнапорная пассивная система

Стоит отметить в рамках обзора гелиосистем самую простую и эффективную систему отопления и горячего водоснабжения – Безнапорную. Она представляет собой солнечный коллектор с аккумулятором теплой воды или теплоносителя. Они являются самыми дешевыми в классе устройств и по дешевизне может конкурировать только с самодельной. Такая солнечная батарея для отопления дома прекрасно подходит даже для небольшого двухэтажного коттеджа или пансионата. Особенностью ее является тип подачи воды.

Напорный бак, находящийся в самой верхней точке солнечной батареи, подает воду самотеком без использования насосов. Такая система вполне подойдет для двух – трех точек отбора воды. Часто устанавливают смесители для смешивания воды из напорного бака с холодной водопроводной водой. Для этого необходима установка редуктора, понижающего давление водопровода. Такие системы могут служить более 10 лет и не требуют особого ухода. Минусом такой комплектации будет ежегодный слив воды на зиму и необходимость накрывать сам солнечный коллектор.

Активная солнечная батарея для отопления дома

Чем-то средним между сезонным солнечным коллектором и полноценной системой, где используется солнечная батарея для отопления дома, станет всесезонный солнечный коллектор, или активный солнечный коллектор. Они дороже, чем безнапорные, но зато предоставляют гораздо больше возможностей. Самое главное, что они пригодны для использования в зимнее время. В отопительный контур включен электрический догрев воды или другого теплоносителя. Система подогрева используется во время пасмурной погоды, когда энергии солнца не хватает для полноценного функционирования.

Интенсивность нагрева можно менять вручную, либо автоматически. Также до определенного предела можно увеличить температуру теплоносителя путем добавления солнечных коллекторов. Так поступают, когда нужно нагреть больший объем воды или увеличить площадь отапливаемого помещения. Каждая такая активная система состоит из солнечного коллектора, контроллера, ресивера, циркуляционного насоса, расширительной емкости и соединительных труб.

Поскольку потребность в энергетических ресурсах растет непомерными темпами, прямо пропорционально ухудшается состояние экологического здоровья земли. На этом фоне все активнее просыпается интерес к поиску альтернативных источников энергии. Особенно остро эта проблема стоит для стран с высоким уровнем потребления энергоресурсов и стран с катастрофическим дефицитом источников энергии.

Только сегодня гражданские, а не военно-космические технологии робко поворачиваются лицом к этой серьезной проблеме для всего человечества. Только сегодня гражданская энергетика более-менее всерьез заговорила об использовании солнечного света – абсолютно бесплатного и независимого поставщика энергии.